第八章(焊縫、螺栓連接)--鋼結(jié)構(gòu)習(xí)題參考解答

1、8.4 有一工字形鋼梁，采用I50a（Q235鋼），承受荷載如圖8-83所示。F=125kN，因長度不夠而用對接坡口焊縫連接。焊條采用E43型，手工焊，焊縫質(zhì)量屬級，對接焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。驗算此焊縫受力時是否安全。圖8-83 習(xí)題8.4解：依題意知焊縫截面特性：A=119.25cm2，Wx1858.9cm3,Ix=46472cm4,Sx=1084.1cm3,截面高度h=50cm，截面寬度b=158mm，翼緣厚t=20mm，腹板厚tw=12.0mm。假定忽略腹板與翼緣的圓角，計算得到翼緣與腹板交點處的面積矩S1=20×158×（25010）=7.584

2、15;105mm3。對接焊縫受力：；焊縫應(yīng)力驗算：最大正應(yīng)力：最大剪應(yīng)力：折算應(yīng)力：故焊縫滿足要求。8.5 圖8-84所示的牛腿用角焊縫與柱連接。鋼材為Q235鋼，焊條用E43型，手工焊，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值。T=350kN，驗算焊縫的受力。 圖8-84 習(xí)題8.5 圖8-84-1 焊縫截面計算簡圖解：（注：焊縫上下翼緣長度114mm有些問題，應(yīng)取，黃鉅枝06年6月19日）如圖8-84-1，截面特性計算如下： 焊縫受力： ； 應(yīng)力驗算：危險點為a、b兩點，下面分別驗算：對a點： 對b點： 故焊縫強(qiáng)度滿足要求。8.6 計算圖8-85所示的工字形截面焊接梁在距支座5m拼接處的角焊縫。鋼材為Q345鋼，

3、焊條為E50型，F(xiàn)=200kN。問：（1）腹板拼接處是否滿足要求？（2）確定翼緣拼接板焊縫腳尺寸和長度。圖8-85 習(xí)題8.6解：（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識，拼接處受力：，其中剪力由腹板承擔(dān)，彎矩由工字梁的翼緣和腹板 慣性矩的比值分配： 圖8-85-1 角焊縫計算簡圖經(jīng)過分析，拼接板左右兩側(cè)受剪力與彎矩作用，相比較而言，右側(cè)拼接板焊縫受力更不利，故以右側(cè)拼接板焊縫驗算。計算焊縫截面特性：，由對稱性得：將剪力、彎矩移至焊縫形心得到焊縫受力：；焊縫驗算：分析得A、B兩點為危險點，下面分別驗算：對A點：對B點，同理可得： 故焊縫強(qiáng)度滿足要求。（2）翼緣受軸力：對于角焊縫，一般要求且，取由，計算得到：故取

4、（一側(cè)）便可以滿足要求。8.7驗算圖8-86中桁架節(jié)點焊縫“A”是否滿足要求，確定焊縫“B”、“C”的長度。已知焊縫A的角焊縫hf10mm，焊縫B、C的角焊縫hf=6mm。鋼材為Q235鋼。焊條用E43型，手工焊，。在不利組合下桿件力為N1=150kN，N2=489.41kN，N3=230kN，N4=14.1kN，N5=250kN。圖8-86 習(xí)題8.7解：焊縫A受力：；故焊縫A的強(qiáng)度滿足要求。對于焊縫B：肢背： 取。肢尖： 取。對于焊縫C：肢背： 取。肢尖： 取。8.8驗算圖8-87所示的角焊縫是否安全。已知：鋼材為Q345鋼，焊條為E50型，手工焊，hf10mm，F(xiàn)=160kN。圖8-87

5、 習(xí)題8.8解： 截面特性計算： ； 圖8-87-1 角焊縫計算簡圖 焊縫受力：；經(jīng)過分析，危險點為A、B點，下面分別對A、B點作應(yīng)力分析：對A點：對B點，同理可計算得：；故知焊縫強(qiáng)度滿足要求。8.9 圖8-88所示為一梁柱連接，M=100kN·m，V=600kN。鋼材為Q235C鋼。剪力V由支托承受，焊條用E43型，角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值，端板厚14mm，支托厚20mm。（1）求角焊縫“A”的hf。（2）彎矩M由螺栓承受，4.8級螺栓M24，驗算螺栓強(qiáng)度。圖8-88 習(xí)題8.98.10 確定圖8-90所示A級螺栓連接中的力F值。螺栓M20，N=250kN，鋼板采用Q235B，厚度為t=

6、10mm，螺栓材料為45號鋼（8.8級），。圖8-89 習(xí)題8.108.11 圖8-90所示的螺栓連接，驗算其受力。已知：鋼材為Q235B鋼，螺栓為C級普通螺栓，螺栓M20，F(xiàn)=60kN，螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。圖8-90 習(xí)題8.11解：剪力由承托承受，螺栓群僅受彎矩作用；在彎矩作用下，螺栓群繞低排轉(zhuǎn)動：一個螺栓承載力為：由，知螺栓受力滿足要求。8.12 圖8-91所示的螺栓連接采用45號鋼，A級8.8級螺栓，直徑d=16mm，。鋼板是Q235鋼，鋼板厚度12mm，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。求其連接能承受的Fmax值。圖8-91 習(xí)題8.12 解： 一個螺栓的抗剪承載力為： 一個螺栓的承壓承載力設(shè)計值為：

7、圖8-91-1 驗算凈截面 故有則螺栓群能承受的最大力為：考慮凈截面-:考慮凈截面：則鋼板能承受的最大力為：故有。8.13 習(xí)題8.12中，將普通螺栓改用M20（d=20mm）的10.9級高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，求此連接能承受的Fmax值。注：鋼板表面未處理，僅用鋼絲刷清理浮銹，鋼板仍為Q235鋼。解：一個螺栓抗剪承載力：螺栓群能承受的最大力：由構(gòu)件凈截面所受力： 計算得到：由此得到8.14 將習(xí)題8.6中的梁拼接改用高強(qiáng)度螺栓承壓型連接，改后構(gòu)造如圖8-92所示，高強(qiáng)度螺栓的鋼材為10.9級，梁的鋼板用Q235B，螺栓M20，梁連接處的接觸面采用噴砂處理，螺栓的強(qiáng)度設(shè)計值，。（1）確定翼緣接頭

8、處螺栓數(shù)目和連接板尺寸；（2）驗算腹板拼接螺栓是否滿足要求。圖8-92 習(xí)題8.14解：（1）拼接處受力，。剪力完全由腹板承受，彎矩由翼緣與腹板的剛度分配。由習(xí)題8.6求得，。翼緣受力：翼緣一個螺栓受剪承載力取以下三個計算式的較小值：故取。因此每側(cè)螺栓數(shù)為個，取個。根據(jù)P246表82要求的最小/大間距要求，布置螺栓如下：圖8-92-1 拼接板螺栓布置圖驗算翼緣拼接板截面：驗算翼緣拼接板凈截面：由上面計算可知以上螺栓的布置是滿足要求的。（2）腹板拼接板螺栓（一側(cè)）受力：，腹板一個螺栓承載力為： 驗算螺栓受力： 由， 則故可知腹板的螺栓是滿足要求的。圖8-92-2 1/4腹板螺栓群8.15 圖8-93所示是屋架與柱的連接節(jié)點。鋼材為Q235B，焊條用E43型，手工焊。C級普通螺栓用Q235BF鋼。已知：，。（1）驗算角焊縫A的強(qiáng)度，確定角焊縫B、C、D的最小長度，焊縫厚度hf=10mm。（2）驗算連接于鋼柱的普通螺栓的強(qiáng)度，假定螺栓不受剪力（即連接處豎向力由支托承受）。螺栓直徑為24mm。圖8-93 習(xí)題8.15解：（1）焊縫A受力：驗算焊縫A受力：故知焊縫A的強(qiáng)度是